arch/ppc64/kernel/kprobes.c

   1 /*
   2  *  Kernel Probes (KProbes)
   3  *  arch/ppc64/kernel/kprobes.c
   4  *
   5  * This program is free software; you can redistribute it and/or modify
   6  * it under the terms of the GNU General Public License as published by
   7  * the Free Software Foundation; either version 2 of the License, or
   8  * (at your option) any later version.
   9  *
  10  * This program is distributed in the hope that it will be useful,
  11  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  12  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
  13  * GNU General Public License for more details.
  14  *
  15  * You should have received a copy of the GNU General Public License
  16  * along with this program; if not, write to the Free Software
  17  * Foundation, Inc., 59 Temple Place - Suite 330, Boston, MA 02111-1307, USA.
  18  *
  19  * Copyright (C) IBM Corporation, 2002, 2004
  20  *
  21  * 2002-Oct     Created by Vamsi Krishna S <vamsi_krishna@in.ibm.com> Kernel
  22  *              Probes initial implementation ( includes contributions from
  23  *              Rusty Russell).
  24  * 2004-July    Suparna Bhattacharya <suparna@in.ibm.com> added jumper probes
  25  *              interface to access function arguments.
  26  * 2004-Nov     Ananth N Mavinakayanahalli <ananth@in.ibm.com> kprobes port
  27  *              for PPC64
  28  */
  29
  30 #include <linux/config.h>
  31 #include <linux/kprobes.h>
  32 #include <linux/ptrace.h>
  33 #include <linux/spinlock.h>
  34 #include <linux/preempt.h>
  35 #include <asm/cacheflush.h>
  36 #include <asm/kdebug.h>
  37 #include <asm/sstep.h>
  38
  39 static DECLARE_MUTEX(kprobe_mutex);
  40
  41 static struct kprobe *current_kprobe;
  42 static unsigned long kprobe_status, kprobe_saved_msr;
  43 static struct kprobe *kprobe_prev;
  44 static unsigned long kprobe_status_prev, kprobe_saved_msr_prev;
  45 static struct pt_regs jprobe_saved_regs;
  46
  47 int __kprobes arch_prepare_kprobe(struct kprobe *p)
  48 {
  49         int ret = 0;
  50         kprobe_opcode_t insn = *p->addr;
  51
  52         if ((unsigned long)p->addr & 0x03) {
  53                 printk("Attempt to register kprobe at an unaligned address\n");
  54                 ret = -EINVAL;
  55         } else if (IS_MTMSRD(insn) || IS_RFID(insn)) {
  56                 printk("Cannot register a kprobe on rfid or mtmsrd\n");
  57                 ret = -EINVAL;
  58         }
  59
  60         /* insn must be on a special executable page on ppc64 */
  61         if (!ret) {
  62                 down(&kprobe_mutex);
  63                 p->ainsn.insn = get_insn_slot();
  64                 up(&kprobe_mutex);
  65                 if (!p->ainsn.insn)
  66                         ret = -ENOMEM;
  67         }
  68         return ret;
  69 }
  70
  71 void __kprobes arch_copy_kprobe(struct kprobe *p)
  72 {
  73         memcpy(p->ainsn.insn, p->addr, MAX_INSN_SIZE * sizeof(kprobe_opcode_t));
  74         p->opcode = *p->addr;
  75 }
  76
  77 void __kprobes arch_arm_kprobe(struct kprobe *p)
  78 {
  79         *p->addr = BREAKPOINT_INSTRUCTION;
  80         flush_icache_range((unsigned long) p->addr,
  81                            (unsigned long) p->addr + sizeof(kprobe_opcode_t));
  82 }
  83
  84 void __kprobes arch_disarm_kprobe(struct kprobe *p)
  85 {
  86         *p->addr = p->opcode;
  87         flush_icache_range((unsigned long) p->addr,
  88                            (unsigned long) p->addr + sizeof(kprobe_opcode_t));
  89 }
  90
  91 void __kprobes arch_remove_kprobe(struct kprobe *p)
  92 {
  93         down(&kprobe_mutex);
  94         free_insn_slot(p->ainsn.insn);
  95         up(&kprobe_mutex);
  96 }
  97
  98 static inline void prepare_singlestep(struct kprobe *p, struct pt_regs *regs)
  99 {
 100         kprobe_opcode_t insn = *p->ainsn.insn;
 101
 102         regs->msr |= MSR_SE;
 103
 104         /* single step inline if it is a trap variant */
 105         if (is_trap(insn))
 106                 regs->nip = (unsigned long)p->addr;
 107         else
 108                 regs->nip = (unsigned long)p->ainsn.insn;
 109 }
 110
 111 static inline void save_previous_kprobe(void)
 112 {
 113         kprobe_prev = current_kprobe;
 114         kprobe_status_prev = kprobe_status;
 115         kprobe_saved_msr_prev = kprobe_saved_msr;
 116 }
 117
 118 static inline void restore_previous_kprobe(void)
 119 {
 120         current_kprobe = kprobe_prev;
 121         kprobe_status = kprobe_status_prev;
 122         kprobe_saved_msr = kprobe_saved_msr_prev;
 123 }
 124
 125 void __kprobes arch_prepare_kretprobe(struct kretprobe *rp,
 126                                       struct pt_regs *regs)
 127 {
 128         struct kretprobe_instance *ri;
 129
 130         if ((ri = get_free_rp_inst(rp)) != NULL) {
 131                 ri->rp = rp;
 132                 ri->task = current;
 133                 ri->ret_addr = (kprobe_opcode_t *)regs->link;
 134
 135                 /* Replace the return addr with trampoline addr */
 136                 regs->link = (unsigned long)kretprobe_trampoline;
 137                 add_rp_inst(ri);
 138         } else {
 139                 rp->nmissed++;
 140         }
 141 }
 142
 143 static inline int kprobe_handler(struct pt_regs *regs)
 144 {
 145         struct kprobe *p;
 146         int ret = 0;
 147         unsigned int *addr = (unsigned int *)regs->nip;
 148
 149         /* Check we're not actually recursing */
 150         if (kprobe_running()) {
 151                 /* We *are* holding lock here, so this is safe.
 152                    Disarm the probe we just hit, and ignore it. */
 153                 p = get_kprobe(addr);
 154                 if (p) {
 155                         kprobe_opcode_t insn = *p->ainsn.insn;
 156                         if (kprobe_status == KPROBE_HIT_SS &&
 157                                         is_trap(insn)) {
 158                                 regs->msr &= ~MSR_SE;
 159                                 regs->msr |= kprobe_saved_msr;
 160                                 unlock_kprobes();
 161                                 goto no_kprobe;
 162                         }
 163                         /* We have reentered the kprobe_handler(), since
 164                          * another probe was hit while within the handler.
 165                          * We here save the original kprobes variables and
 166                          * just single step on the instruction of the new probe
 167                          * without calling any user handlers.
 168                          */
 169                         save_previous_kprobe();
 170                         current_kprobe = p;
 171                         kprobe_saved_msr = regs->msr;
 172                         p->nmissed++;
 173                         prepare_singlestep(p, regs);
 174                         kprobe_status = KPROBE_REENTER;
 175                         return 1;
 176                 } else {
 177                         p = current_kprobe;
 178                         if (p->break_handler && p->break_handler(p, regs)) {
 179                                 goto ss_probe;
 180                         }
 181                 }
 182                 /* If it's not ours, can't be delete race, (we hold lock). */
 183                 goto no_kprobe;
 184         }
 185
 186         lock_kprobes();
 187         p = get_kprobe(addr);
 188         if (!p) {
 189                 unlock_kprobes();
 190                 if (*addr != BREAKPOINT_INSTRUCTION) {
 191                         /*
 192                          * PowerPC has multiple variants of the "trap"
 193                          * instruction. If the current instruction is a
 194                          * trap variant, it could belong to someone else
 195                          */
 196                         kprobe_opcode_t cur_insn = *addr;
 197                         if (is_trap(cur_insn))
 198                                 goto no_kprobe;
 199                         /*
 200                          * The breakpoint instruction was removed right
 201                          * after we hit it.  Another cpu has removed
 202                          * either a probepoint or a debugger breakpoint
 203                          * at this address.  In either case, no further
 204                          * handling of this interrupt is appropriate.
 205                          */
 206                         ret = 1;
 207                 }
 208                 /* Not one of ours: let kernel handle it */
 209                 goto no_kprobe;
 210         }
 211
 212         kprobe_status = KPROBE_HIT_ACTIVE;
 213         current_kprobe = p;
 214         kprobe_saved_msr = regs->msr;
 215         if (p->pre_handler && p->pre_handler(p, regs))
 216                 /* handler has already set things up, so skip ss setup */
 217                 return 1;
 218
 219 ss_probe:
 220         prepare_singlestep(p, regs);
 221         kprobe_status = KPROBE_HIT_SS;
 222         /*
 223          * This preempt_disable() matches the preempt_enable_no_resched()
 224          * in post_kprobe_handler().
 225          */
 226         preempt_disable();
 227         return 1;
 228
 229 no_kprobe:
 230         return ret;
 231 }
 232
 233 /*
 234  * Function return probe trampoline:
 235  *      - init_kprobes() establishes a probepoint here
 236  *      - When the probed function returns, this probe
 237  *              causes the handlers to fire
 238  */
 239 void kretprobe_trampoline_holder(void)
 240 {
 241         asm volatile(".global kretprobe_trampoline\n"
 242                         "kretprobe_trampoline:\n"
 243                         "nop\n");
 244 }
 245
 246 /*
 247  * Called when the probe at kretprobe trampoline is hit
 248  */
 249 int __kprobes trampoline_probe_handler(struct kprobe *p, struct pt_regs *regs)
 250 {
 251         struct kretprobe_instance *ri = NULL;
 252         struct hlist_head *head;
 253         struct hlist_node *node, *tmp;
 254         unsigned long orig_ret_address = 0;
 255         unsigned long trampoline_address =(unsigned long)&kretprobe_trampoline;
 256
 257         head = kretprobe_inst_table_head(current);
 258
 259         /*
 260          * It is possible to have multiple instances associated with a given
 261          * task either because an multiple functions in the call path
 262          * have a return probe installed on them, and/or more then one return
 263          * return probe was registered for a target function.
 264          *
 265          * We can handle this because:
 266          *     - instances are always inserted at the head of the list
 267          *     - when multiple return probes are registered for the same
 268          *       function, the first instance's ret_addr will point to the
 269          *       real return address, and all the rest will point to
 270          *       kretprobe_trampoline
 271          */
 272         hlist_for_each_entry_safe(ri, node, tmp, head, hlist) {
 273                 if (ri->task != current)
 274                         /* another task is sharing our hash bucket */
 275                         continue;
 276
 277                 if (ri->rp && ri->rp->handler)
 278                         ri->rp->handler(ri, regs);
 279
 280                 orig_ret_address = (unsigned long)ri->ret_addr;
 281                 recycle_rp_inst(ri);
 282
 283                 if (orig_ret_address != trampoline_address)
 284                         /*
 285                          * This is the real return address. Any other
 286                          * instances associated with this task are for
 287                          * other calls deeper on the call stack
 288                          */
 289                         break;
 290         }
 291
 292         BUG_ON(!orig_ret_address || (orig_ret_address == trampoline_address));
 293         regs->nip = orig_ret_address;
 294
 295         unlock_kprobes();
 296
 297         /*
 298          * By returning a non-zero value, we are telling
 299          * kprobe_handler() that we have handled unlocking
 300          * and re-enabling preemption.
 301          */
 302         return 1;
 303 }
 304
 305 /*
 306  * Called after single-stepping.  p->addr is the address of the
 307  * instruction whose first byte has been replaced by the "breakpoint"
 308  * instruction.  To avoid the SMP problems that can occur when we
 309  * temporarily put back the original opcode to single-step, we
 310  * single-stepped a copy of the instruction.  The address of this
 311  * copy is p->ainsn.insn.
 312  */
 313 static void __kprobes resume_execution(struct kprobe *p, struct pt_regs *regs)
 314 {
 315         int ret;
 316         unsigned int insn = *p->ainsn.insn;
 317
 318         regs->nip = (unsigned long)p->addr;
 319         ret = emulate_step(regs, insn);
 320         if (ret == 0)
 321                 regs->nip = (unsigned long)p->addr + 4;
 322 }
 323
 324 static inline int post_kprobe_handler(struct pt_regs *regs)
 325 {
 326         if (!kprobe_running())
 327                 return 0;
 328
 329         if ((kprobe_status != KPROBE_REENTER) && current_kprobe->post_handler) {
 330                 kprobe_status = KPROBE_HIT_SSDONE;
 331                 current_kprobe->post_handler(current_kprobe, regs, 0);
 332         }
 333
 334         resume_execution(current_kprobe, regs);
 335         regs->msr |= kprobe_saved_msr;
 336
 337         /*Restore back the original saved kprobes variables and continue. */
 338         if (kprobe_status == KPROBE_REENTER) {
 339                 restore_previous_kprobe();
 340                 goto out;
 341         }
 342         unlock_kprobes();
 343 out:
 344         preempt_enable_no_resched();
 345
 346         /*
 347          * if somebody else is singlestepping across a probe point, msr
 348          * will have SE set, in which case, continue the remaining processing
 349          * of do_debug, as if this is not a probe hit.
 350          */
 351         if (regs->msr & MSR_SE)
 352                 return 0;
 353
 354         return 1;
 355 }
 356
 357 /* Interrupts disabled, kprobe_lock held. */
 358 static inline int kprobe_fault_handler(struct pt_regs *regs, int trapnr)
 359 {
 360         if (current_kprobe->fault_handler
 361             && current_kprobe->fault_handler(current_kprobe, regs, trapnr))
 362                 return 1;
 363
 364         if (kprobe_status & KPROBE_HIT_SS) {
 365                 resume_execution(current_kprobe, regs);
 366                 regs->msr &= ~MSR_SE;
 367                 regs->msr |= kprobe_saved_msr;
 368
 369                 unlock_kprobes();
 370                 preempt_enable_no_resched();
 371         }
 372         return 0;
 373 }
 374
 375 /*
 376  * Wrapper routine to for handling exceptions.
 377  */
 378 int __kprobes kprobe_exceptions_notify(struct notifier_block *self,
 379                                        unsigned long val, void *data)
 380 {
 381         struct die_args *args = (struct die_args *)data;
 382         int ret = NOTIFY_DONE;
 383
 384         /*
 385          * Interrupts are not disabled here.  We need to disable
 386          * preemption, because kprobe_running() uses smp_processor_id().
 387          */
 388         preempt_disable();
 389         switch (val) {
 390         case DIE_BPT:
 391                 if (kprobe_handler(args->regs))
 392                         ret = NOTIFY_STOP;
 393                 break;
 394         case DIE_SSTEP:
 395                 if (post_kprobe_handler(args->regs))
 396                         ret = NOTIFY_STOP;
 397                 break;
 398         case DIE_PAGE_FAULT:
 399                 if (kprobe_running() &&
 400                     kprobe_fault_handler(args->regs, args->trapnr))
 401                         ret = NOTIFY_STOP;
 402                 break;
 403         default:
 404                 break;
 405         }
 406         preempt_enable_no_resched();
 407         return ret;
 408 }
 409
 410 int __kprobes setjmp_pre_handler(struct kprobe *p, struct pt_regs *regs)
 411 {
 412         struct jprobe *jp = container_of(p, struct jprobe, kp);
 413
 414         memcpy(&jprobe_saved_regs, regs, sizeof(struct pt_regs));
 415
 416         /* setup return addr to the jprobe handler routine */
 417         regs->nip = (unsigned long)(((func_descr_t *)jp->entry)->entry);
 418         regs->gpr[2] = (unsigned long)(((func_descr_t *)jp->entry)->toc);
 419
 420         return 1;
 421 }
 422
 423 void __kprobes jprobe_return(void)
 424 {
 425         asm volatile("trap" ::: "memory");
 426 }
 427
 428 void __kprobes jprobe_return_end(void)
 429 {
 430 };
 431
 432 int __kprobes longjmp_break_handler(struct kprobe *p, struct pt_regs *regs)
 433 {
 434         /*
 435          * FIXME - we should ideally be validating that we got here 'cos
 436          * of the "trap" in jprobe_return() above, before restoring the
 437          * saved regs...
 438          */
 439         memcpy(regs, &jprobe_saved_regs, sizeof(struct pt_regs));
 440         return 1;
 441 }
 442
 443 static struct kprobe trampoline_p = {
 444         .addr = (kprobe_opcode_t *) &kretprobe_trampoline,
 445         .pre_handler = trampoline_probe_handler
 446 };
 447
 448 int __init arch_init_kprobes(void)
 449 {
 450         return register_kprobe(&trampoline_p);
 451 }